Комбінований двотактний двигун внутрішнього згоряння з кривошипно-камерною схемою газообміну

Комбінований двотактний двигун внутрішнього згоряння з кривошипно-камерною схемою газообміну, що містить корпус, картер, впускний канал, кривошипні камери, колінчатий вал із золотниками, блок циліндрів, поршні, продувні канали, вихлопні канали, карбюратор, клапан підсмоктування, паливний насос діафрагмового типу, який відрізня C2 2 86849 1 ВНУТРІШНЬОГО (11) ДВИГУН UA (54) КОМБІНОВАНИЙ ДВОТАКТНИЙ КАМЕРНОЮ СХЕМОЮ ГАЗООБМІНУ ОПИС (19) ДЕРЖАВНИЙ ДЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ 3 вання тросової системи дистанційного керування клапаном підсмоктування на судні зв'язано з великими труднощами і не надійно. Винахід забезпечує підвищення потужності двигунів внутрішнього згоряння (ДВЗ) як при внутрішньому так і при зовнішнім сумішоутворенні при незмінному робочому об'ємі практично без збільшення габаритів двигуна подачею додаткової кількості пальної суміші в циліндри двигуна за рахунок відокремлення частини пальної суміші після дросельної заслінки карбюратора, стиску її і впуск під підвищеним тиском назад у змішувальну камеру карбюратора по ходу руху основного потоку пальної суміші через отвори в стінці змішувальної камери насосом діафрагменого типу, що приводиться в дію зміною тиску в порожнини кривошипної камери одного з циліндрів, що дозволяє застосовувати агрегати повітропостачання з меншою витратою повітря, знижує їхні габарити і масу, поліпшує рівномірність подачі пальної суміші чи повітря, знижуючи їхню інертність при перемінних режимах. Застосування клапана підсмоктування паливної суміші, керованого за допомогою електромагніта чи за допомогою троса, забезпечує пуск холодного двигуна з дистанційного пульта керування, а при аварійному запуску відкриття клапана підсмоктування здійснюється за допомогою троса ручного підсмоктування на піддоні двигуна, чим досягається простота і висока надійність системи, і дозволяє застосування автоматизованих систем керування ДВЗ. Зазначений результат досягається тим, що, для збільшення потужності двигуна, частина змішувальної камери карбюратора, що примикає до картера двигуна, виконується в окремому корпусі (проставке) з теплоізолюючими прокладками між основним корпусом карбюратора і картером двигуна, і виконана полою, у внутрішню частину корпуса впресовано кільце з отворами по периферії під кутом »20° щодо осі змішувальної камери убік картера двигуна і приймальним патрубком у нижній частині кільця з отвором, виконаним паралельно осі змішувальної камери назустріч потоку пальної суміші, для відсмоктування частини пальної суміші, діафрагменим насосом, що приводиться в дію зміною тиску в порожнині кривошипної камери одного з циліндрів і подачі стиснутої горючої суміші через отвори у кільці корпуса назад у змішувальну камеру по ходу руху горючої суміші. Незважаючи на пульсуючий характер, у двотактних двигунах, зі збільшенням числа циліндрів, що живляться від одного карбюратора, пульсація потоку послабляється. Вже в двоциліндрових двотактних ДВЗ з одним карбюратором, вплив пульсації стає практично непомітним, потік горючої суміші можна вважати сталим. Частковий відбір горючої суміші після дросельної заслінки сприяє дробленню часток горючої суміші, зменшенню товщини плівки горючої суміші на стінках впускной системи, змішуванню основного потоку горючої суміші з потоком горючої суміші, що надходить назад у змішувальну камеру карбюратора через кільце з отворами по периферії під тиском, збільшенню масового наповнення циліндрів. 86849 4 Для збагачення суміші при запуску в карбюраторі застосований електромагнітний клапан підсмоктування палива з повітрям, при аварійному запуску двигуна відкриття клапана здійснюється за допомогою троса ручкою підсмоктування на піддоні двигуна, що дозволяє застосування автоматизованих систем керування двигуном і досягається висока надійність системи. Електромагнітний клапан (універсальний клапан) підсмоктування пальної суміші являє собою циліндричний корпус, виконаний з кольорового металу з наскрізним отвором, одним кінцем зовнішньої частини закріплений у корпусі карбюратора, із протилежного кінця нагвинчений гайка-фіксатор оболонки троса ручного керування клапаном. На середню частину корпуса намотана котушка електромагніта, закрита сталевим кожухом. В отворі корпуса вільно розміщений сталевий сердечник з наскрізним отвором і закріпленим на одному його кінці запірним стаканом, інший кінець сердечника упирається в циліндричну пружину, усередині отвору сердечника вільно з невеликим подовжнім люфтом закріплений трос ручного керування клапаном підсмоктування. При запуску двигуна з пульта дистанційного керування на котушку подається струм, сталевий сердечник зі штоком втягується в корпус електромагніта, переборюючи опір пружини, і запірний стакан відкриває отвір каналу підсмоктування суміші. Після пуску двигуна припиняють подачу струму на котушку і пружина повертає сердечник у вихідне положення, запірний стакан закриває канал підсмоктування, при цьому, завдяки люфту, трос ручного керування не рухається. При аварійному запуску холодного двигуна сердечник зі стаканом втягується в корпус за допомогою троса ручкою ручного керування клапаном. Комбінований двотактний двигун внутрішнього згоряння з кривошипно-камерною схемою газообміну й окремо основні вузли і деталі зображені на Фіг.1-8, а саме: На Фіг.1 - зображена схема двигуна і системи живлення; на Фіг.2 - схема компонування клапана підсмоктування з карбюратором; на Фіг.3 - частина карбюратора з вихідним отвором системи холостого ходу; на Фіг.4 - зображений карбюратор у зборі; на Фіг.5 - зображена частина змішувальної камери карбюратора в окремому корпусі, вид з боку вхідної частини карбюратора; на Фіг.6 - зображена частина змішувальної камери карбюратора в окремому корпусі, вид збоку; на Фіг.7 - зображений універсальний клапан підсмоктування в розрізі, вид збоку; на Фіг.8 - зображена рухлива частина універсального клапана підсмоктування; Фіг.9 - стаціонарний катерний, комбінований двоциліндровий двотактний із кривошипнокамерної возвратно-петлевой трехканальной продувкой і впуском суміші в картер через золотниковий пристрій з робочим обсягом 488см3. Комбінований двотактний двигун внутрішнього згоряння з кривошипно-камерною схемою газообміну складається з картера 1; блоку циліндрів 2; 5 карбюратора 3; блока голівок циліндрів 4; колінчатого вала 5; золотників 6; поршнів 7; паливного насоса 8; насоса пальної суміші 9; свіч запалювання 10. Картер 1 складається з трьох частин, з'єднаних між собою. Вони утворюють дві кривошипні камери 11, у порожнинах яких з можливістю обертання розміщені кривошипи колінчастого вала 5. Між собою кривошипні камери розділені лабіринтовим ущільненням у середній частині картера 1 і мається канал 12, по якому пальна суміш з карбюратора 3 надходить у кривошипні камери 11. Відкриття каналу 12 у період впуску і закриття його в період стиску здійснюється золотниками із секторними вирізами 6, що обертаються разом з колінчатим валом 5. У блоці циліндрів 2 виконані продувні канали 13 для підведення свіжої пальної суміші в робочу порожнину циліндрів 2, вихлопні канали 14 для відводу відпрацьованих газів. Блок циліндрів 2 жорстко з'єднаний з картером 1. Карбюратор 3 складається з дифузора 15, розпилювача 16, дросельної заслінки 17, змішувальної камери 18, вихідного отвору системи холостого ходу 19, вихідного отвору каналу підсмоктування 20, каналу підсмоктування 21, клапана підсмоктування 22, частини змішувальної камери в окремому корпусі 23, об'єднаних в один блок. Карбюратор 3 закріплений у середній частині картера 1 і з'єднаний змішувальною камерою 18 з каналом 12. Частина змішувальної камери 18 в окремому корпусі (проставке) 23 має порожнину 24 із вхідним у неї патрубком впуску пальної суміші 25, закрита кільцем з кольорового металу 26 і отворами 27 по периметру під кутом »20° щодо осі змішувальної камери 18 убік картера двигуна 1. У нижню частину корпуса 23 впресований патрубок отсоса пальної суміші 28, що проходить через порожнину 24, кільце 26, входить у змішувальну камеру 18, кінець патрубка 28 виконаний з отвором 29, рівнобіжним осі змішувальної камери 18 назустріч потоку пальної суміші. Між корпусом 23, карбюратором 3 і картером двигуна 1 установлені теплоізолюючі прокладки. Універсальний клапан підсмоктування 22 містить циліндричний корпус з кольорового металу 30 з наскрізним отвором уздовж осі 31, усередині якого вільно розміщений сердечник з електротехнічної сталі 32 з наскрізним отвором перемінного діаметра 33, з боку кінця з великим діаметром отвору 34 пропущений трос 35 ручного переміщення сердечника 32 із закріпленої на кінці втулкою 36 з можливістю подовжнього люфту 5мм. У торець 37 сердечника 32 упирається пружина 38. Боуденовская оболонка 39 троса 35 фіксується шайбою з прорізом 40, що притискається гайкою 41 до зовнішньої торцевої частини 42 корпуса 30 із зовнішнім різьбленням, при цьому пружина 38 другим своїм кінцем також упирається в шайбу 40. На кінці 34 сердечника 32 закріплений запірний стакан 43 вихідного отвору 20 каналу підсмоктування 21. Насередню частину корпуса 30 намотана котушка електромагніта 44, закрита сталевим кожухом 45. Клапан підсмоктування 22 своєю цилінд 86849 6 ричною частиною корпуса 30 із зовнішнім різьбленням 46 угвинчений в отвір з різьбленням 47, карбюратора 3. У початковому положенні сердечника 32 запірний стакан 43 перекриває канал підсмоктування 21. У блоці голівок циліндрів 4 виконані камери згоряння 48 і різьбові отвори 49 для укручування свіч запалювання 10. Блок голівок циліндрів 4 герметично приєднаний до блоку циліндрів 2. Колінчатий вал 5 складається з кривошипів 50, жорстко з'єднаних між собою і золотників 6 із секторними вирізами 51, сполучених із кривошипами 50, що забезпечують закриття і відкриття каналу 12. Колінчатий вал 5 перетворює зворотнопоступальний рух поршнів 7 в обертальне, і розміщений у картері двигуна 1. Поршні 7 встановлені в циліндрах 2 з утворенням надпоршневих 52 і подпоршневых 53 порожнин перемінного об'єму. Паливний насос діафрагменного типу 8 служить для подачі палива до карбюратора 3, приводиться в дію зміною тиску в одній із кривошипних камер 11, одного з циліндрів у залежності від положення поршня 7 у циліндрі 2. Насос пальної суміші діафрагменного типу 9 служить для отсоса частини пальної суміші зі змішувальної камери 18 після дросельної заслінки 17 через отвір 29 патрубка 28 і впуску її під тиском в основний потік пальної суміші через отвори 27 назад у змішувальну камеру 18 по руху основного потоку пальної суміші. Впускний патрубок 54 насоса 9 сполучений шлангом 55 з патрубком отсоса пальної суміші 28 окремого корпуса 23 карбюратора 3, а випускний патрубок 56 насоса 9 сполучений шлангом 57 з патрубком впуску пальної суміші 25. Насос 9 приводиться в дію зміною тиску в одній із кривошипних камер 11 одного з циліндрів 2 у залежності від положення поршня 7 у циліндрі 2. Свічі запалювання 10 укручені в різьбові отвори 49 камер згоряння 48, блока 41 голівок циліндрів 4 і служать для запалення стиснутої пальної суміші. Перед пуском холодного двигуна електростартером з дистанційного пульта, закривається дросельна заслінка 17. На котушку 44 універсального клапана підсмоктування 22 подається струм від акумуляторної батареї, сердечник 32 разом із запірним стаканом 43 на ньому, переборюючи опір пружини 38, переміщається в корпусі 30, відкриваючи канал підсмоктування 21. При прокручуванні колінчатого вала електростартером, суміш палива з повітрям надходить через канал підсмоктування 21 і отвір 20 у змішувальну камеру 18 карбюратора 3, через змішувальну камеру 18, канал 12, поперемінно в кривошипні камери 11 картера 1. Після пуску двигуна припиняється подача струму на котушку 44. Пружина 38 повертає сердечник 32 із запірним стаканом 43 у початкове положення. Запірний стакан 43 закриває канал підсмоктування 21. Подача суміші палива з повітрям у картер 1 двигуна через змішувальну камеру 18 припиняється. Дросельна заслінка 17 рукояткою газу ставиться в положення "малий газ". При цьому створюється значне розрідження за дросе 7 льною заслінкою 17, і паливо через вихідний отвір системи холостого ходу 19 надходить у змішувальну камеру 18, і, змішуючись з повітрям, утворить пальну суміш, і засмоктується в картер двигуна 1. Аварійний запуск двигуна при несправному електростартері чи акумуляторній батареї здійснюється за допомогою пускового шнура. Керування клапаном підсмоктування 22 здійснюється за допомогою троса ручного керування 35. Після прогріву двигуна необхідний склад пальної суміші при середніх і високих оборотах двигуна забезпечується головним жиклером через розпилювач 16. При цьому, горюча суміш з частини змішувальної камери 18 у карбюраторі 3, попадає в частину змішувальної камери 18 в окремому корпусі 23, де частина горючої суміші через отвір 29 у патрубку 28 і сполучний шланг 55 попадає в діафрагменний насос горючої суміші 9, що приводиться в дію зміною тиску в порожнині кривошипної камери 11 одного з циліндрів 2. З насоса 9 паливна суміш через сполучний шланг 57, вхідний патрубок 25, попадає в порожнину 24 окремого корпуса 23, відкіля через отвори 27 розпорошується в частину змішувальної камери 18 в окремому корпусі 23, змішується з основним потоком горючої суміші і під тиском 0,1-0,2кг/см2 уже при 2000об/хв засмоктується в картер двигуна. Діафрагменний паливний насос 8 забезпечує примусову подачу палива з бака до карбюратора при роботі двигуна. Під час роботи двигуна при русі поршня 7 до голівки циліндра 4 к верхній мертвій точці (ВМТ) золотником 6 відкривається канал 12. У кривошипній камері 11 створюється розрідження, завдяки чому пальна суміш засмоктується через карбюратор 3 у порожнину кривошипної камери 11. Крім того, насос пальної суміші 9, відбираючи частину пальної суміші з потоку її після дросельної заслінки 17 зі змішувальної камери 18, стискає її і впускає назад через отвори 27 у змішувальну камеру 18 карбюратора 3 по ходу руху основного потоку пальної суміші, під підвищеним тиском. Змішування з основним потоком пальної суміші підвищує щільність пальної суміші і, отже, збільшується свіжий заряд, що заповнює порожнину кривошипної камери 11. При русі поршня 7 до картера 1 к нижній мертвій точці (НМТ) золотником 6 закривається канал 12 кривошипної камери 11, суміш спочатку стискується, а потім перепускається по продувних каналах 13 у робочу порожнину циліндра 2. При наступному ході поршня 7 до ВМТ, що відбувається під дією сил інерції мас обертових деталей, що знаходяться на валу 5 двигуна, пальна суміш у циліндрі 4 стискується. Одночасно відбувається усмоктування в порожнину кривошипної камери 11 з карбюратора 3 нові порції пальної суміші під під 86849 8 вищеним тиском після проходження змішувальної камери 18 при відкритому каналі 12 золотником 6. При положенні поршня 7, близькому до ВМТ, пальна суміш, стиснута поршнем 7 у камері згоряння 48, займається за допомогою електричної іскри свічі запалювання 10, утворює гази, що починають давити на поршень 7. Під дією цих сил поршень переміщається до НМТ. У процесі розширення нагріті до високої температури гази роблять корисну роботу. Тиск, а разом з ним і температура газів у циліндрі 2 знижуються. При розширенні газів, поршнем 7 відкриваються вихлопні канали 14, і гази спрямовуються назовні. Тиск у циліндрі 2 падає майже до атмосферного. Переміщуючись далі вниз, поршень 7 відкриває продувні канали 13, і пальна суміш надходить у над поршневу порожнину 52 з під поршневої порожнини 53 та порожнини кривошипної камери 11. Відбувається перепуск і продувка, потім стиск, і цикл повторюється. У зв'язку з тим, що в даному двоциліндровому ДВЗ однорядне розташування циліндрів, і кривошипи колінчатого вала розташовані під кутом 180°, розглянутий робочий процес одного циліндра. У той час, як в одному циліндрі робочий процес завершується, у другому циліндрі він починається. Для зупинки двигуна необхідно зменшити обороти двигуна до мінімальних прикриттям дросельної заслінки 17 карбюратора 3, і, через деякий час, припинити подачу струму на свічі запалювання 10. Дійсний катерний зразок стаціонарного комбінованого ДВЗ із кривошипно-камерною схемою газообміну створений автором на базі двигуна "Вихрь-30Э". Картер двигуна 1 і блок циліндрів 2 були модернізовані в зв'язку з установкою насоса пальної суміші 9, додаткового підведення охолоджувальної рідини, у зв'язку з введенням у систему охолодження термостата. Карбюратор 3 постачений універсальним клапаном підсмоктування 22 і частиною змішувальної камери 18 в окремому корпусі 23. Окремий корпус 23 і універсальний клапан підсмоктування 22 були виготовлені автором за допомогою токарського верстата. Попередні, початкові стендові іспити двигуна показали можливість збільшення максимальної потужності серійного ДВЗ за допомогою часткового відбору пальної суміші зі змішувальної камери 18 і впуску її назад у змішувальну камеру 18 під тиском по ходу руху основного потоку пальної суміші, без зниження надійності двигуна і зміни серійності основних вузлів і деталей. Ціль, що автор поставив перед собою, уже зараз, можна з упевненістю сказати, досягнута. 9 86849 10 11 Комп’ютерна верстка М. Ломалова 86849 Підписне 12 Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601